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Verfahren zur Herstellung von dextrinähnlichen Stärkeabbauprödukten
Für das Herstellen von dextrinähnlichen Stärkeabbauprodukten aus gemahlenen oder
ungemahlenen Körnerfrüchten wird bis jetzt das Gut entweder trocken in Behandlung
genommen, das heißt, es enthält nur etwa seine Luftfeuchtigkeit, oder es wird in
einem flüssigen Zustande behandelt. Demgegenüber sollen gemäß der Erfindung ganze
(gemahlene oder ungeinahlene) Körner unter beschränkten Feuchtigkeitsbedingungen,
bei denen an und für sich die Schwierigkeit besteht, daß die Nichtstärketeile zur
Gallertbildung neigen und einen zähen, der Umwandlung schwer zugänglichen Teig entstehen
lassen, so behandelt werden, daß es entbehrlich ist, die Proteinstoffe, Fasern u.
dgl. vor der Behandlung von den Körnern zu entfernen. Um zu verhindern, daß die
teigige oder gallertartige Beschaffenheit, welche die Nichtstärketeile in diesem
feuchten Zustande gewöhnlich annehmen, eintritt, wird gemäß der Erfindung ein die
Gallertbildung verhinderndes Aufschließmittel angewendet. Dadurch wird der Fortschritt
erreicht, daß der Abbau ganzer Körner beispielsweise durch die Hydrolyse des Stärkegehaltes
keine Störung oder Hemmung erfährt. Der während der Behandlung vorhandene Feuchtigkeitsgehalt
soll nicht ausreichen, um das Körnergut in eine fließende Flüssigkeit umzuwandeln,
aber er soll ausreichen, um das Gut dann klebrig, teigig oder gallertartig werden
zu lassen, wenn man das nicht gemäß der Erfindung durch ein Antigelier- oder Aufschließmittel
verhindert.
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Hiernach besteht das' neue Verfahren zum Herstellen von* Stärkeabbauprodukten
aus ganzen, gemahlenen oder ungemahlenen Körnerfrüchten im wesentlichen darin, daß
das Körnergut mit oder ohne Zusatz einer den Stärkeabbau beschleunigenden Säure,
wie z. B. Salzsäure, mit einer sehr kleinen Menge eines Aufschließmittels, z. B.
eines Sulfits, wie Natriumhydr osulfit (Na H S 0g), Natriummetabisulfit (Na, S2
0S), Natriumhyposulfitdihydrat (Na2S2042H20), unter Einstellung eines Gesamtwassergehaltes,
der in Zusammenwirkung mit dem Aufschließmittel eine Gallertbildung verhindert,
behandelt wird. Gemäß der Erfindung lassen sich ferner schweflige Säure oder Schwefelwasserstoff
oder ein die Gallertbildung verhinderndes Schwefelwasserstoffderivat als Aufschließmittel
benutzen.
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Der Abbaukatalysator (Salzsäure oder Schwefelsäure usw.) wird beim
Gegenstande der Erfindung in der bekannten Weise nach Wunsch oder Bedarf zur Anwendung
gebracht, wenn es darauf ankommt, die Umwandlungsreaktion gegenüber dem Arbeiten
ohne Katalysator, das bei dem neuen Verfahren ebenfalls möglich ist, mehr oder weniger
zu beschleunigen. Das Neue besteht beim Gegenstande der Erfindung darin, durch
die
Einstellung eines Gesamtwassergehaltes in dem Behandlungsgute dieses für den
Ab-
| bau durch .die Hitzebehandlung besond |
| empfänglich zu machen, aber zugleich |
| mit diesem Feuchtigkeitsgehalt verbund 2 |
Gefahr des Gelierens der Nichtstärketeil,'. durch den Zusatz eines die Gallertbildungverhindernden
Aufschließmittels, wie eines Sulfits, schwefliger Säure usw., zu beseitigen.
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Man hat bereits vorgeschlagen, in erhitzte Kartoffelstärke innerhalb
der Rösttrommel eine Säure, wie Salzsäure, Schwefelsäure, schweflige Säure oder
Salpetersäure, in Dampfform oder in fein zerstäubter Form einzuspritzen, um lösliche
Stärke oder mit höheren Rösttemperaturen Dextrin herzustellen. Dabei handelt es
sich jedoch nur um die Erzielung der Beschleunigungswirkung für die Umwandlungsreaktion,
und zwar bei der Behandlung reiner Stärke, also nicht bei ganzem Körnergut. Bei
einem anderen bekannten Verfahren zur Darstellung weißen Pflanzenleims durch alkalische
Aufschließung von Stärke, bei welchem die nebenher auftretenden und zu Mißfärbungen
führenden Zersetzungen durch Arbeiten bei vermindertem Druck vermieden werden sollen,
ist vorgeschlagen worden, die sich bildenden Zersetzungsprodukte durch Zusatz von
Kondensationsmitteln, unter. denen die Alkalibisulfite genannt sind, unschädlich
zu machen. Das Verfahren arbeitet jedoch mit reiner Stärke in einer sehr dünnen
Aufschlämmung, so daß bei ihm die von der Erfindung gelöste Aufgabe überhaupt nicht
entsteht.
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Mehrfach wurde ferner vorgeschlagen, Kartoffelmehl oder Getreidemehl
sowie auch von geschrotenem, gebrochenem oder ganzem Getreide mit schwefliger Säure
zu behandeln. In allen diesen Fällen erfolgt jedoch die Behandlung in geschlossenen
Behältern unter einem beträchtlichen Überdruck. Eins dieser Verfahren benutzt Stärkemehl
beliebiger Herkunft, das mit frischem Wasser zu einer Milch angerührt und dann in
einer gesättigten Lösung von schwefliger Säure bei einem Druck von 3 bis 4. atü
im Autoklaven gekocht wird. Nach einem anderen Verfahren behandelt man das lufttrockene
Gut mit schwefliger Säure in Gasforen unter mehreren atü Überdruck und hält diesen
Druck durch ständiges Nachpumpen von schwefliger Säure aufrecht. Ein drittes Verfahren
bevorzugt ganze, d. h. ungebrochene Körner, weil sich bei Benützung gemahlenen Getreides
bzw. Mehls ein zäher Kleber bildet, welcher der Abbaureaktion einen großen Widerstand
entgegensetzt. Das Gut wird im Autoklaven mit einer 3- bis 5 n/oigen Lösung von
schwefliger Säure überflutet, derart, daB die Flüssigkeit das Gut bedeckt und alle
Zwischenräume zwischen den Körnern ausfüllt, worauf die Luft ausgetrieben und Hochdruck
hergestellt wird. In allen Fällen ist also ent-_
| 'ia%.eder das Gut lufttrocken oder ganz naß, |
| st@.d die schweflige Säure wirkt lediglich als |
| eschleunigungsmittel für die Abbaureaktion. |
Die von der Erfindung gelöste Aufgabe tritt auch bei diesen bekannten Verfahren
nicht auf.
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Das neue Verfahren arbeitet demgegenüber mit gewöhnlichen Röstvorrichtungen
bei atmosphärischem Druck und ferner unter beschränkten Feuchtigkeitsbedingungen.
Man wendet das Aufschließmittel nur an, um die Gallenbildung, mit der bei den für
die Umwandlung besonders günstigen beschränkten Feuchtigkeitsmengen gerechnet werden
muß, zu verhindern. Als Aufschließmittel für diesen Zweck eignen sich alle Ionisierungsmittel
und namentlich Salze oder Additionsverbindungen der schwefligen Säure, d. h. Verbindungen,
bei denen durch Hydrolyse schweflige Säure frei wird. Hierzu gehören die schon obenerwähnten
Sulfite und ferner durch Reduktion der schwefligen Säure erhaltene Derivate, .wie
Natriumhydrosulfit oder seine organischen Additionsverbindungen mit Aldehyden und
Ketonen, z. B. Natriumformaldehydsulfoxylat, Natriumformaldehydsulfoxalät. Ferner
eignen sich Schwefelwasserstoff oder Merkaptan und deren Derivate, wie Natriumsulfid,
Kaliumsulfid, Ainmoniumpolysulfid, Natriumxanthat und organische Merkaptanverbindungen,
wie Kaliumäthylxanthat, iNatriumdiäthyldithiocarbamat, Thiokresol oder Thionaphthol,
auch Thiocarbonate dieser Stoffe, z. B. Natriumtrithiocarbonät.
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Wird das Körnergut in fein zerteiltem oder gemahlenem Zustande der
Behandlung unterworfen, so kann man eine Lösung des Aufschließmittels in das Gut
hineinstäuben oder in anderer Weise mit ihm innig vermischen. Die Wirkung des die
Gallertbildung verhindernden Aufschließmittels besteht wahrscheinlich darin, daß
die leimartigen oder gallertbildenden Bestandteile der Körner verflüssigt werden,
wie es die nachstehende Probe zeigt. Mischt man beispielsweise 222,7 kg Mehl
mit ebensoviel Wasser, so bildet sieh gewöhnlich ein zäher Teig. Arbeitet man jedoch
114 g Natriumhydrosulfit in den Teig hinein, so verliert er sehr rasch seine Zähigkeit
und wird flüssig. Für das neue Verfahren braucht man nur sehr geringe Mengen zur
Herbeiführung der gewünschten Wirkung, nämlich gewöhnlich etwa 0,4 % und in einigen
Fällen etwa r % des Behandlungsgutes. Ebenso günstig ist die Wirkung bei in der
Hauptsache ungemahlenem Körnergut, bei dem gleichfalls die Umwandlung der
Stärke
erleichtert wird, anstatt daß sie durch die Gallertbildung eine Hemmung erfährt.
Der Abbaubeschleuniger (Salzsäure oder Schwefelsäure 'usw.) dringt offenbar rascher
in die Körner ein, und die Umwandlung geht schneller und wirksamer vor sich.
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Die neue. technische Regel ermöglicht es, Stärkeumwandlungsprodukte,
zu deren Herstellung man bisher reine Stärke benutzte, unmittelbar aus verschiedenen
Getreidesorten' herzustellen, die beträchtliche Mengen von Protein und anderen Nichtstärketeilen
enthalten. Gewinnbar sind beispielsweise: Bäckereidextrin, Linoleumzemente, Klebstoffe
für Kartons, Beutel usw., Kernbindemittel,"Cextilleitne,.Papierleime u. dgl.; auch
läßt sich der Abbau so weit treiben, daß eine Verbindung entsteht, die im wesentlichen
der handelsüblichen Glykose entspricht.
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Allgemein kann gemäß der Erfindung wie folgt 'vorgegangen werden.
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Eine kleine Menge gepulvertes Natriumhydrosulfit wird mit dem Gut
gemischt, worauf man eine für das gewünschte Produkt geeignete Säure oder ein saures
Salz in größerer Menge zusetzt, als für die Reaktion mit dem Natriumhydrosulfit
nötig ist, wobei der Überschuß als Abbaubeschleuniger wirkt. Das Gemisch wird in
einer Röstvorrichtung erhitzt, wobei Schwefeldioxyd frei wird und aufschließend
auf die Nichtstärketeile, wie Proteine, Faser- und Fettstoffe, einwirkt, so daß
die Gallertbildung verhindert wird und die Umwandlung der Stärke sich ungehemmt
vollzieht. Die Nichtstärketeile gelangen dabei in einen wasserlöslichen Zustand.
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Folgende Sonderbeispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu begrenzen.
Beispiel i Eine Lösung aus i 5o Teilen Wasser, 2o Teilen Salzsäure von 2i° Be und
3 Teilen Natriumhydrosulfit wird 2ooo Teilen geborstenen Maiskernen innig einverleibt.
Das Gemisch wird in einer Röstvorrichtung bis auf 25o° C erhitzt, die ungefähr 2o
Stunden lang aufrechterhalten werden, his die Umwandlung beendet ist. Das Erzeugnis
ist ziemlich dunkelbraun und hat, zu Mehl vermahlen, eine Löslichkeit von ungefähr
31 °jo. Es kann im, Verhältnis von i : 1,25 Teilen heißen Wassers
in eine sehr dicke Paste überführt werden.
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Beispiel 2 Eine Lösung aus iSo Teilen Wasser, 2o Teilen Salzsäure
von 2 1 ° Be und 4 Teilen Natriumhydrosulfit wird 2ooo Teilen Maisschrot innig einverleibt,
und das Gemisch wird in einer Röstvorrichtung -ungefähr io Stunden lang auf 25o°
C erhitzt. Das :Produkt hat eine gelbbraune Farbe und läßt wich zu 51
% im Wasser lösen. Mit Wasser im Verhältnis z : i aufgekocht, bildet es eine
schöne weiche Paste.
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Die Art des Erzeugnisses wird durch die nachstehenden Umstände beeinflußt:
i. die Menge der zur Aufschließung der Proteine usw. benutzten schwefligen Säure,
2. die Menge und Art der als Abbaukatalysator benutzten Säure (Salzsäure, Salpetersäure,
Essigsäure, Ameisensäure oder andere Säuren oder Gemische oder saure Salze), 3.
die Länge der Umwandlungszeit, q.. die bei der Umwandlung angewendete Temperatur,
5. die Art des zu behandelnden Körnergutes, 6. der Feinheitsgrad des Körnergutes,
7. die während oder am Schluß der Umwandlung benutzten Neutralisierungsmittel. Durch
die - Änderung einiger oder aller dieser Faktoren läßt sich jedes beliebige ge--,vünschte
Endprodukt gewinnen, das zwischen einem leicht abgebauten und einem Produkt liegt,
das sich mit Wasser mischt und in Form einer schweren weißen Paste der handelsüblichen
Glukose entspricht. Man kann die Nichtstärketeile abtrennen oder nicht abtrennen.